CN110729710A - 一种微电网接地与相间故障的识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微电网接地与相间故障的识别方法，制定微网保护策略，并在各条线路两端设置差动保护元件，检测故障电流的方向和幅值，满足差动保护的动作阙值则线路两端的差动继电器动作；将微电网分成不同区域进行保护，差动保护结合零序电流分量的检测实现单向接地故障的保护，检测负序电流实现相间故障的保护，在微电网每条线路两端装设电流传感器，当电流差超过阀值，进行保护，本发明结构科学合理，使用安全方便，通过制定微网保护策略，在出现接地与相间故障的时候，首先判断是否是接地与相间的故障，来进行其后续操作，并结合故障检测标准判断是区内还是区外故障，区内故障则跳开相应区段的断路器，降低了识别间的范围。
Description
技术领域
本发明涉及微电网技术领域，具体为一种微电网接地与相间故障的识别方法。
背景技术
微电网也译为微网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统，微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题，开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，使传统电网向智能电网过渡；
但是目前市场上的微电网接地与相间故障的识别方式落后，并且没有指定多项方案，出现故障后，无法快速的进行其识别与判断，而造成识别范围大，维护成本高的问题，无法很好地推广实行。
发明内容
本发明提供一种微电网接地与相间故障的识别方法，可以有效解决上述背景技术中提出目前市场上的微电网接地与相间故障的识别方式落后，并且没有指定多项方案，出现故障后，无法快速的进行其识别与判断，而造成识别范围大，维护成本高的问题，无法很好地推广实行的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种微电网接地与相间故障的识别方法，
制定微网保护策略，并在各条线路两端设置差动保护元件，检测故障电流的方向和幅值，满足差动保护的动作阙值则线路两端的差动继电器动作；
将微电网分成不同区域进行保护，差动保护结合零序电流分量的检测实现单向接地故障的保护，检测负序电流实现相间故障的保护，在微电网每条线路两端装设电流传感器，当电流差超过阀值，进行保护。
根据上述技术方案，所述微网保护策略包括过流保护、差动保护、距离保护、自适应保护。
根据上述技术方案，所述各条线路之间均连接相序保护器。
根据上述技术方案，所述阙值超过后，差动保护元件中差动继电器在50ms内动作，使用改进型的S变换来提取线路两端电流的能量频谱，并将二者差值定义为差动能量，由差动能量可以判断故障类型并且根据不同的类型计算差动继电器的动作阈值；
采用具备光纤通信和以太网接口的数字继电器构建微电网的差动保护策略，该策略由主保护、后备保护和第三级保护构成，还能对数字继电器编程实现对高阻抗接地故障的保护；
分别针对母线、馈线以及分布式电源设计差动保护策略，利用故障电流的方向与幅值大小构成信号差动保护，通过相邻保护单元之间互相交换帶方向的故障信息确定故障范围，该保护策略以通信为基础，根据各点的故障电流信息进行综合判断，采用基于电流比相的差动保护方案对微电网馈线进行保护，采用电压偏移方法对分布式电源进行保护，二者协调配合形成一套完整的微电网保护方案。
根据上述技术方案，所述微电网接地与相间故障出现时候，相序之间相电压提高，线电压降低，在接地故障中，故障相电压为零，且接地端与相电压之间的电压值不同，在接地端与相电压之间电压值相同的时候，则接地端故障。
根据上述技术方案，所述相电压间配置数字化的方向性过流继电器，数字继电器能够通过远程通信和本地操作更改动作门限值，利用标准通信协议构建自适应保护的通信网络，根据改变整定值的途径，自适应保护方法分成集中式与分散式两类；
其中，集中式由保护系统的中央控制单元向数字继电器下发保护整定值，分散式由数字继电器本身的控制单元计算保护整定值。
根据上述技术方案，受到分布式电源接入微电网的影响，所述差动保护元件中阻抗继电器测量的故障线路阻抗要大于实际值，从而造成保护灵敏度下降、保护范围缩小，再导纳继电器的各保护区域中增加反时限特性，利用继电器处的电压和故障电流判断该点的导纳继电器是否向所控制的断路器发出分闸动作，能否准确检测故障电阻，会影响反时限导纳继电器的准确动作，在微电网中，储能、分布式电源以及负荷可以根据需要运行于并网与离网模式，因此系统的线路导纳会发生变化，从而影响导纳继电器的动作时限。
根据上述技术方案，所述微电网故障的影响，通过采集分布式电源的并网电压并从中提取特征分量可以对故障类型和位置进行判定，采集孤岛模式下微电网的三相电压并进行abc-dq变换，将q轴分量与参考值的差值定义为扰动电压指标，分析此指标可以确定故障类型和所在区域；
备用保护策略通过检测逆变型分布式电源输出电压的基波幅值变化，判断微电网故障的类型，并用不同馈线上电压的THD值判断故障的位置，以孤岛模式运行的微电网为保护对象，通过提取微电网三相电压的基波正序分量对故障类型和位置进行判断，结合分布式电源在故障时电压跌落明显的特征，提出以三次谐波电压含量配合零序电流保护的微电网保护策略，并构建通信网络，从而根据微电网运行模式改变保护整定值，实现不对称电压情况下的微电网保护；
将微电网进行分区，每个区设置一种故障检测模块采集各个区域的相电流和相电压，并结合故障检测标准判断是区内还是区外故障，区内故障则跳开相应区段的断路器。
根据上述技术方案，所述微电网在孤岛和并网模式下的故障电流显著不同，导致传统的过流保护完全失效，将两种模式下的故障电流控制在相近范围内，使得过流保护策略仍然适用，在微电网中专门配置储能设备构成故障电流源并能够输出足够的短路电流，利用微电网中现有的储能设备，不仅增加储能控制器的复杂程度，且需准确而迅速的孤岛及故障检测单元进行配合。
根据上述技术方案，所述微电网保护策略均配置了通信网络，主要基于IEC61850、Modbus、IEC103通信协议的微电网主保护。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便，通过制定微网保护策略，在出现接地与相间故障的时候，首先判断是否是接地与相间的故障，来进行其后续操作，接着通过对于相序间的相电压和线电压进行对比和测试，进行其电压间的判断，而对于其出现故障后，首先通过继电器进行保护，避免出现其造成短路和过载的现象，造成设备缺相的使用，而通过通信网络，进行通信，而且具备光纤通信和以太网接口的数字继电器构建微电网的差动保护策略，该策略由主保护、后备保护和第三级保护构成，还能对数字继电器编程实现对高阻抗接地故障的保护，并采用电压偏移方法对分布式电源进行保护，二者协调配合形成一套完整的微电网保护方案，并每个区设置一种故障检测模块采集各个区域的相电流和相电压，并结合故障检测标准判断是区内还是区外故障，区内故障则跳开相应区段的断路器，降低了识别间的范围，更好的进行其故障的识别，加快了识别速度，降低后期的维护成本，适合推广使用。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1所示，本发明提供技术方案，一种微电网接地与相间故障的识别方法，
制定微网保护策略，并在各条线路两端设置差动保护元件，检测故障电流的方向和幅值，满足差动保护的动作阙值则线路两端的差动继电器动作；
将微电网分成不同区域进行保护，差动保护结合零序电流分量的检测实现单向接地故障的保护，检测负序电流实现相间故障的保护，在微电网每条线路两端装设电流传感器，当电流差超过阀值，进行保护。
根据上述技术方案，微网保护策略包括过流保护、差动保护、距离保护、自适应保护。
根据上述技术方案，各条线路之间均连接相序保护器。
根据上述技术方案，阙值超过后，差动保护元件中差动继电器在50ms内动作，使用改进型的S变换来提取线路两端电流的能量频谱，并将二者差值定义为差动能量，由差动能量可以判断故障类型并且根据不同的类型计算差动继电器的动作阈值；
采用具备光纤通信和以太网接口的数字继电器构建微电网的差动保护策略，该策略由主保护、后备保护和第三级保护构成，还能对数字继电器编程实现对高阻抗接地故障的保护；
分别针对母线、馈线以及分布式电源设计差动保护策略，利用故障电流的方向与幅值大小构成信号差动保护，通过相邻保护单元之间互相交换帶方向的故障信息确定故障范围，该保护策略以通信为基础，根据各点的故障电流信息进行综合判断，采用基于电流比相的差动保护方案对微电网馈线进行保护，采用电压偏移方法对分布式电源进行保护，二者协调配合形成一套完整的微电网保护方案。
根据上述技术方案，微电网接地与相间故障出现时候，相序之间相电压提高，线电压降低，在接地故障中，故障相电压为零，且接地端与相电压之间的电压值不同，在接地端与相电压之间电压值相同的时候，则接地端故障。
根据上述技术方案，相电压间配置数字化的方向性过流继电器，数字继电器能够通过远程通信和本地操作更改动作门限值，利用标准通信协议构建自适应保护的通信网络，根据改变整定值的途径，自适应保护方法分成集中式与分散式两类；
其中，集中式由保护系统的中央控制单元向数字继电器下发保护整定值，分散式由数字继电器本身的控制单元计算保护整定值。
根据上述技术方案，受到分布式电源接入微电网的影响，差动保护元件中阻抗继电器测量的故障线路阻抗要大于实际值，从而造成保护灵敏度下降、保护范围缩小，再导纳继电器的各保护区域中增加反时限特性，利用继电器处的电压和故障电流判断该点的导纳继电器是否向所控制的断路器发出分闸动作，能否准确检测故障电阻，会影响反时限导纳继电器的准确动作，在微电网中，储能、分布式电源以及负荷可以根据需要运行于并网与离网模式，因此系统的线路导纳会发生变化，从而影响导纳继电器的动作时限。
根据上述技术方案，微电网故障的影响，通过采集分布式电源的并网电压并从中提取特征分量可以对故障类型和位置进行判定，采集孤岛模式下微电网的三相电压并进行abc-dq变换，将q轴分量与参考值的差值定义为扰动电压指标，分析此指标可以确定故障类型和所在区域；
备用保护策略通过检测逆变型分布式电源输出电压的基波幅值变化，判断微电网故障的类型，并用不同馈线上电压的THD值判断故障的位置，以孤岛模式运行的微电网为保护对象，通过提取微电网三相电压的基波正序分量对故障类型和位置进行判断，结合分布式电源在故障时电压跌落明显的特征，提出以三次谐波电压含量配合零序电流保护的微电网保护策略，并构建通信网络，从而根据微电网运行模式改变保护整定值，实现不对称电压情况下的微电网保护；
将微电网进行分区，每个区设置一种故障检测模块采集各个区域的相电流和相电压，并结合故障检测标准判断是区内还是区外故障，区内故障则跳开相应区段的断路器。
根据上述技术方案，微电网在孤岛和并网模式下的故障电流显著不同，导致传统的过流保护完全失效，将两种模式下的故障电流控制在相近范围内，使得过流保护策略仍然适用，在微电网中专门配置储能设备构成故障电流源并能够输出足够的短路电流，利用微电网中现有的储能设备，不仅增加储能控制器的复杂程度，且需准确而迅速的孤岛及故障检测单元进行配合。
根据上述技术方案，微电网保护策略均配置了通信网络，主要基于IEC61850、Modbus、IEC103通信协议的微电网主保护。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便，通过制定微网保护策略，在出现接地与相间故障的时候，首先判断是否是接地与相间的故障，来进行其后续操作，接着通过对于相序间的相电压和线电压进行对比和测试，进行其电压间的判断，而对于其出现故障后，首先通过继电器进行保护，避免出现其造成短路和过载的现象，造成设备缺相的使用，而通过通信网络，进行通信，而且具备光纤通信和以太网接口的数字继电器构建微电网的差动保护策略，该策略由主保护、后备保护和第三级保护构成，还能对数字继电器编程实现对高阻抗接地故障的保护，并采用电压偏移方法对分布式电源进行保护，二者协调配合形成一套完整的微电网保护方案，并每个区设置一种故障检测模块采集各个区域的相电流和相电压，并结合故障检测标准判断是区内还是区外故障，区内故障则跳开相应区段的断路器，降低了识别间的范围，更好的进行其故障的识别，加快了识别速度，降低后期的维护成本，适合推广使用。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种微电网接地与相间故障的识别方法，其特征在于：
制定微网保护策略，并在各条线路两端设置差动保护元件，检测故障电流的方向和幅值，满足差动保护的动作阙值则线路两端的差动继电器动作；
将微电网分成不同区域进行保护，差动保护结合零序电流分量的检测实现单向接地故障的保护，检测负序电流实现相间故障的保护，在微电网每条线路两端装设电流传感器，当电流差超过阀值，进行保护。
2.根据权利要求1所述的一种微电网接地与相间故障的识别方法，其特征在于，所述微网保护策略包括过流保护、差动保护、距离保护、自适应保护。
3.根据权利要求1所述的一种微电网接地与相间故障的识别方法，其特征在于，所述各条线路之间均连接相序保护器。
4.根据权利要求1所述的一种微电网接地与相间故障的识别方法，其特征在于，所述阙值超过后，差动保护元件中差动继电器在50ms内动作，使用改进型的S变换来提取线路两端电流的能量频谱，并将二者差值定义为差动能量，由差动能量可以判断故障类型并且根据不同的类型计算差动继电器的动作阈值；
采用具备光纤通信和以太网接口的数字继电器构建微电网的差动保护策略，该策略由主保护、后备保护和第三级保护构成，还能对数字继电器编程实现对高阻抗接地故障的保护；
分别针对母线、馈线以及分布式电源设计差动保护策略，利用故障电流的方向与幅值大小构成信号差动保护，通过相邻保护单元之间互相交换帶方向的故障信息确定故障范围，该保护策略以通信为基础，根据各点的故障电流信息进行综合判断，采用基于电流比相的差动保护方案对微电网馈线进行保护，采用电压偏移方法对分布式电源进行保护，二者协调配合形成一套完整的微电网保护方案。
5.根据权利要求1所述的一种微电网接地与相间故障的识别方法，其特征在于，所述微电网接地与相间故障出现时候，相序之间相电压提高，线电压降低，在接地故障中，故障相电压为零，且接地端与相电压之间的电压值不同，在接地端与相电压之间电压值相同的时候，则接地端故障。
6.根据权利要求5所述的一种微电网接地与相间故障的识别方法，其特征在于，所述相电压间配置数字化的方向性过流继电器，数字继电器能够通过远程通信和本地操作更改动作门限值，利用标准通信协议构建自适应保护的通信网络，根据改变整定值的途径，自适应保护方法分成集中式与分散式两类；
其中，集中式由保护系统的中央控制单元向数字继电器下发保护整定值，分散式由数字继电器本身的控制单元计算保护整定值。
7.根据权利要求1所述的一种微电网接地与相间故障的识别方法，其特征在于，受到分布式电源接入微电网的影响，所述差动保护元件中阻抗继电器测量的故障线路阻抗要大于实际值，从而造成保护灵敏度下降、保护范围缩小，再导纳继电器的各保护区域中增加反时限特性，利用继电器处的电压和故障电流判断该点的导纳继电器是否向所控制的断路器发出分闸动作，能否准确检测故障电阻，会影响反时限导纳继电器的准确动作，在微电网中，储能、分布式电源以及负荷可以根据需要运行于并网与离网模式，因此系统的线路导纳会发生变化，从而影响导纳继电器的动作时限。
8.根据权利要求1所述的一种微电网接地与相间故障的识别方法，其特征在于，所述微电网故障的影响，通过采集分布式电源的并网电压并从中提取特征分量可以对故障类型和位置进行判定，采集孤岛模式下微电网的三相电压并进行abc-dq变换，将q轴分量与参考值的差值定义为扰动电压指标，分析此指标可以确定故障类型和所在区域；
备用保护策略通过检测逆变型分布式电源输出电压的基波幅值变化，判断微电网故障的类型，并用不同馈线上电压的THD值判断故障的位置，以孤岛模式运行的微电网为保护对象，通过提取微电网三相电压的基波正序分量对故障类型和位置进行判断，结合分布式电源在故障时电压跌落明显的特征，提出以三次谐波电压含量配合零序电流保护的微电网保护策略，并构建通信网络，从而根据微电网运行模式改变保护整定值，实现不对称电压情况下的微电网保护；
将微电网进行分区，每个区设置一种故障检测模块采集各个区域的相电流和相电压，并结合故障检测标准判断是区内还是区外故障，区内故障则跳开相应区段的断路器。
9.根据权利要求1所述的一种微电网接地与相间故障的识别方法，其特征在于，所述微电网在孤岛和并网模式下的故障电流显著不同，导致传统的过流保护完全失效，将两种模式下的故障电流控制在相近范围内，使得过流保护策略仍然适用，在微电网中专门配置储能设备构成故障电流源并能够输出足够的短路电流，利用微电网中现有的储能设备，不仅增加储能控制器的复杂程度，且需准确而迅速的孤岛及故障检测单元进行配合。
10.根据权利要求1所述的一种微电网接地与相间故障的识别方法，其特征在于，所述微电网保护策略均配置了通信网络，主要基于IEC61850、Modbus、IEC103通信协议的微电网主保护。
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| CN113629668A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-11-09 | 国网河北省电力有限公司雄安新区供电公司 | 一种基于控制网络的逆变器微电网继电保护方法 |
| CN113922346A (zh) * | 2021-10-09 | 2022-01-11 | 华北电力大学 | 一种主从控制下的中压孤岛微电网故障定位方法和系统 |
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